异步电机无速度传感器高性能控制技术 / 电力电子新技术系列图书
¥59.80定价
作者: 张永昌
出版时间:2015-01
出版社:机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111484820
- 1-1
- 341842
- 2015-01
- 334
- 268
内容简介
无速度传感器技术和闭环高性能控制技术在变频调速中得到了广泛研究和应用,是现代交流传动系统的研究热点。本书以工业界应用为广泛的异步电机为对象,深入介绍了无速度传感器和高性能控制技术在异步电机变频调速系统中的理论研究和实际应用。对异步电机的各种高性能闭环控制策略和速度磁链估计方法进行了详细分析和实验验证,包括电机参数自整定、直接矢量控制、间接矢量控制、定子磁场定向控制、直接转矩控制、间接转矩控制、开环速度磁链估计和速度自适应磁链观测器等等。
目录
前言
第1章异步电机控制概述1
11引言1
12电力电子技术的发展3
121电力电子器件及其发展3
122电动机控制用功率变换器5
123PWM技术及发展7
13微处理器的发展10
14电机控制理论的发展11
141经典电机控制方法11
142现代控制理论在电机控制中
的应用13
143电机参数辨识18
144电机速度和磁链观测20
15本书内容24
参考文献25
第2章异步电机数学模型34
21三相静止坐标系下的电机模型34
22参照系理论39
221引言39
222静止参照系和任意参照系
之间的变换关系39
223常用参照系与不同参照系
之间的变换41
23任意参照系下的电机模型43
231两相静止坐标系下的电机
模型43
232两相同步坐标系下的电机
模型45
233状态方程描述46
24小结50
参考文献50
第3章异步电机驱动用电力电子
变换器及调制技术51
31概述51
32两电平电压型逆变器及调制
技术51
321两电平拓扑及工作原理51
322空间矢量调制技术54
33三电平电压型逆变器与调制
技术56
331三电平拓扑和PWM技术56
332三电平载波PWM技术58
333三电平SVPWM技术61
334三电平SHEPWM技术66
34基于同步优化脉冲调制的闭环
控制技术86
35小结87
参考文献87
第4章异步电机参数自整定92
41引言92
42电机参数离线辨识93
421电机旋转下的参数辨识93
422电机静止下的参数辨识96
423基于递推最小二乘法的参数
辨识99
43电机参数在线辨识110
431异步电机参数在线辨识数学
模型110
432带电压补偿的相电压
估算112
433仿真结果115
434实验结果116
44小结119
参考文献120
第5章异步电机矢量控制122
51矢量控制基本原理122
52电压解耦控制器125
53矢量控制调节器129
531PI调节器129
532滑模控制调节器135
533模糊控制调节器141
534实验结果与对比145
54小结150
参考文献150
第6章无速度传感器技术152
61开环反电动势校正法152
62闭环速度自适应磁链观测器159
621龙贝格观测器160
622滑模观测器169
623扩展卡尔曼滤波观测器174
63闭环观测器综合比较181
631三种观测器之间的联系和
区别181
632三种观测器的性能比较182
64小结183
参考文献184
第7章三电平高性能异步电机
无速度传感器控制185
71三电平逆变器——异步电机控制
综述185
72基于观测器的无速度传感器矢量
控制187
721基本原理187
722实验结果188
73DTC技术综述199
74优化矢量表三电平DTC及其无
速度传感器运行200
741DTC基本原理200
742矢量选择和切换202
743仿真结果203
744实验结果206
75离散空间矢量调制DTC及其无
速度传感器运行208
751基本原理208
752矢量切换209
753仿真结果210
754实验结果212
76固定开关频率SVMDTC及其无
速度传感器运行215
761基本原理215
762基于FLC和SMC的新型
SVMDTC215
763仿真结果216
764实验结果218
77间接转矩控制及其无速度传感器
运行222
771基本原理222
772仿真结果223
773实验结果226
78无速度传感器高性能电机闭环
控制策略分析和比较228
781原理分析和比较228
782低速性能和动态性能实验
结果比较230
783各种闭环控制总结230
79小结230
参考文献231
第8章异步电机高性能变频器的
研制及应用234
81无速度传感器通用变频器
研制234
811控制系统设计234
812电机起动电流抑制237
813死区补偿237
814无速度传感器闭环运行239
82高性能高效率洗衣机变频器
研制242
821变频驱动器硬件设计242
822变频驱动器软件设计244
823实验和测试结果250
83小结256
参考文献256
第1章绪论1
11多电平变换器的研究背景1
12多电平变换器拓扑结构3
121传统多电平变换器拓扑
结构3
122新型多电平变换器拓扑
结构9
13多电平变换器调制技术19
131传统多电平变换器调制
技术19
132新型多电平变换器调制
技术20
14多电平变换器控制技术20
15多电平变换器的建模方法21
151精确的开关模型22
152简化的分段开关模型22
153abc静止坐标系的时变平均
模型23
154dq0旋转坐标系的时不变
平均模型24
155dq0旋转坐标系的交流小
信号模型24
16多电平变换器的工业应用24
161在大功率交流调速系统中的
应用25
162在电力系统中的应用28
163在机车牵引系统、船舶推进
装置和汽车中的应用29
164在能源的产生、转换和传输
中的应用33
165在其他领域中的应用37
17本书的研究内容38
第2章级联型多电平变换器拓扑
结构及原理39
21单相H桥结构及工作原理39
211单相H桥结构39
212单相H桥工作原理39
22移相变压器结构与原理42
221简介42
222一次绕组为接二次绕组为
延边三角形的移相变压器
结构42
223一次绕组为△接二次绕组为
延边三角形的移相变压器
结构45
224移相变压器消除谐波电流的
工作原理47
23级联型H桥拓扑结构与工作
原理49
231级联型H桥拓扑结构49
232级联型H桥工作原理50
24本章小结52
第3章多电平变换器PWM调制
策略53
31多电平变换器PWM调制策略的
分类53
32多电平 SPWM调制策略54
321SPWM调制策略54
322载波垂直移相SPWM多电平
调制策略54
323载波水平移相SPWM多电平
调制策略54
324多载波SPWM调制策略
谐波分析55
325多电平 SPWM调制策略
仿真88
33本章小结97
第4章级联型组合变换器拓扑
结构及调制策略98
41概述98
42级联型组合变换器拓扑结构的
一般形式98
421基于全桥模块单元类型自由
度构建基本全桥单元99
422基于全桥模块单元电平数和
全桥模块单元类型两自由度
相互结合构建组合变换器
拓扑结构100
423基于模块间直流侧电压的比例
关系这一自由度构建组合变
换器拓扑结构100
424基于全桥单元所用开关器件
的选取这一自由度构建组合
变换器拓扑结构104
43级联型组合变换器拓扑结构的
组合调制策略105
431基于多载波的组合变换器
调制策略105
432组合变换器调制策略的
谐波分析106
44组合变换器调制策略与两电平变
换器PS调制策略之间的谐波
性能比较109
441PD+PS与两电平PS调制
策略之间的比较109
442PS+PS与两电平PS调制
策略之间的比较110
45基于PD+PS组合调制策略的
多电平SVPWM调制策略110
46组合变换器调制策略仿真112
461等电压源多电平组合变换器
拓扑结构的仿真113
462等比电压源多电平组合
变换器拓扑结构的仿真115
47本章小结118
第5章级联型变频器能量回馈
拓扑结构及控制策略119
51能量回馈功率单元拓扑结构120
511带有三相半桥整流的功率
单元拓扑120
512带有单相全桥整流的功率
单元拓扑120
513带有单相半桥整流的功率
单元拓扑121
52能量回馈功率单元整流侧控制
策略和电流谐波特性分析122
521坐标变换122
522带有三相半桥整流的功率
单元能量回馈控制策略128
523带有单相全桥整流的功率
单元能量回馈控制策略133
524带有单相半桥整流器的功率
单元能量回馈控制策略138
53能量回馈控制策略仿真139
531三相PWM整流器数学
模型139
532三相PWM整流器的VOC
控制策略141
533基于单相H桥负载的三相
PWM整流器的VOC控制
策略142
534基于单相H桥负载的三相
PWM整流器负载功率
前馈控制策略151
535电流环采用PIR调节器155
536电压环采用PIR调节器162
54本章小结166
第6章级联型高压变频器矢量
控制策略168
61矢量控制基本理论168
62转子磁链定向矢量控制策略170
63级联型矢量控制策略174
631有速度传感器矢量控制
策略175
632无速度传感器矢量控制
策略176
64级联型矢量控制系统仿真189
65本章小结192
第7章高性能级联型变频器
系统设计193
71级联型变频器能量回馈系统
设计193
711能量回馈系统硬件设计193
712能量回馈控制系统软件
设计198
72级联型变频器矢量控制系统
设计203
721矢量控制系统硬件设计203
722矢量控制系统软件设计207
73高性能级联型变频器系统
实验215
731三相PWM整流器带电阻
负载实验216
732三相PWM整流器带H桥
负载实验219
733整机实验222
734矢量控制实验226
74本章小结230
第8章级联型多电平变换器的
工业应用231
81通用型6kV/400kW大功率
高压变频器231
811大功率高压变频器
主电路231
812高压变频器硬件设计232
813高压变频器软件设计235
814高压变频器工业现场运行
结果242
82能量回馈级联型多电平同相
供电系统245
821新型同相供电装置拓扑246
822功率单元直流母线谐波
分析247
823同相供电装置功率单元全前
馈控制策略249
824同相供电装置的并联控制
策略251
825同相供电控制系统254
826同相供电系统实验结果256
83基于MMC的柔性直流输电
系统261
831MMC拓扑结构262
832MMC控制策略263
833MMC仿真272
84电气化铁路用单相链式STATCOM
控制系统277
841系统拓扑结构277
842系统整体控制策略278
843系统控制平台设计288
844实验样机结果与分析292
85本章小结300
参考文献301
第1章异步电机控制概述1
11引言1
12电力电子技术的发展3
121电力电子器件及其发展3
122电动机控制用功率变换器5
123PWM技术及发展7
13微处理器的发展10
14电机控制理论的发展11
141经典电机控制方法11
142现代控制理论在电机控制中
的应用13
143电机参数辨识18
144电机速度和磁链观测20
15本书内容24
参考文献25
第2章异步电机数学模型34
21三相静止坐标系下的电机模型34
22参照系理论39
221引言39
222静止参照系和任意参照系
之间的变换关系39
223常用参照系与不同参照系
之间的变换41
23任意参照系下的电机模型43
231两相静止坐标系下的电机
模型43
232两相同步坐标系下的电机
模型45
233状态方程描述46
24小结50
参考文献50
第3章异步电机驱动用电力电子
变换器及调制技术51
31概述51
32两电平电压型逆变器及调制
技术51
321两电平拓扑及工作原理51
322空间矢量调制技术54
33三电平电压型逆变器与调制
技术56
331三电平拓扑和PWM技术56
332三电平载波PWM技术58
333三电平SVPWM技术61
334三电平SHEPWM技术66
34基于同步优化脉冲调制的闭环
控制技术86
35小结87
参考文献87
第4章异步电机参数自整定92
41引言92
42电机参数离线辨识93
421电机旋转下的参数辨识93
422电机静止下的参数辨识96
423基于递推最小二乘法的参数
辨识99
43电机参数在线辨识110
431异步电机参数在线辨识数学
模型110
432带电压补偿的相电压
估算112
433仿真结果115
434实验结果116
44小结119
参考文献120
第5章异步电机矢量控制122
51矢量控制基本原理122
52电压解耦控制器125
53矢量控制调节器129
531PI调节器129
532滑模控制调节器135
533模糊控制调节器141
534实验结果与对比145
54小结150
参考文献150
第6章无速度传感器技术152
61开环反电动势校正法152
62闭环速度自适应磁链观测器159
621龙贝格观测器160
622滑模观测器169
623扩展卡尔曼滤波观测器174
63闭环观测器综合比较181
631三种观测器之间的联系和
区别181
632三种观测器的性能比较182
64小结183
参考文献184
第7章三电平高性能异步电机
无速度传感器控制185
71三电平逆变器——异步电机控制
综述185
72基于观测器的无速度传感器矢量
控制187
721基本原理187
722实验结果188
73DTC技术综述199
74优化矢量表三电平DTC及其无
速度传感器运行200
741DTC基本原理200
742矢量选择和切换202
743仿真结果203
744实验结果206
75离散空间矢量调制DTC及其无
速度传感器运行208
751基本原理208
752矢量切换209
753仿真结果210
754实验结果212
76固定开关频率SVMDTC及其无
速度传感器运行215
761基本原理215
762基于FLC和SMC的新型
SVMDTC215
763仿真结果216
764实验结果218
77间接转矩控制及其无速度传感器
运行222
771基本原理222
772仿真结果223
773实验结果226
78无速度传感器高性能电机闭环
控制策略分析和比较228
781原理分析和比较228
782低速性能和动态性能实验
结果比较230
783各种闭环控制总结230
79小结230
参考文献231
第8章异步电机高性能变频器的
研制及应用234
81无速度传感器通用变频器
研制234
811控制系统设计234
812电机起动电流抑制237
813死区补偿237
814无速度传感器闭环运行239
82高性能高效率洗衣机变频器
研制242
821变频驱动器硬件设计242
822变频驱动器软件设计244
823实验和测试结果250
83小结256
参考文献256
第1章绪论1
11多电平变换器的研究背景1
12多电平变换器拓扑结构3
121传统多电平变换器拓扑
结构3
122新型多电平变换器拓扑
结构9
13多电平变换器调制技术19
131传统多电平变换器调制
技术19
132新型多电平变换器调制
技术20
14多电平变换器控制技术20
15多电平变换器的建模方法21
151精确的开关模型22
152简化的分段开关模型22
153abc静止坐标系的时变平均
模型23
154dq0旋转坐标系的时不变
平均模型24
155dq0旋转坐标系的交流小
信号模型24
16多电平变换器的工业应用24
161在大功率交流调速系统中的
应用25
162在电力系统中的应用28
163在机车牵引系统、船舶推进
装置和汽车中的应用29
164在能源的产生、转换和传输
中的应用33
165在其他领域中的应用37
17本书的研究内容38
第2章级联型多电平变换器拓扑
结构及原理39
21单相H桥结构及工作原理39
211单相H桥结构39
212单相H桥工作原理39
22移相变压器结构与原理42
221简介42
222一次绕组为接二次绕组为
延边三角形的移相变压器
结构42
223一次绕组为△接二次绕组为
延边三角形的移相变压器
结构45
224移相变压器消除谐波电流的
工作原理47
23级联型H桥拓扑结构与工作
原理49
231级联型H桥拓扑结构49
232级联型H桥工作原理50
24本章小结52
第3章多电平变换器PWM调制
策略53
31多电平变换器PWM调制策略的
分类53
32多电平 SPWM调制策略54
321SPWM调制策略54
322载波垂直移相SPWM多电平
调制策略54
323载波水平移相SPWM多电平
调制策略54
324多载波SPWM调制策略
谐波分析55
325多电平 SPWM调制策略
仿真88
33本章小结97
第4章级联型组合变换器拓扑
结构及调制策略98
41概述98
42级联型组合变换器拓扑结构的
一般形式98
421基于全桥模块单元类型自由
度构建基本全桥单元99
422基于全桥模块单元电平数和
全桥模块单元类型两自由度
相互结合构建组合变换器
拓扑结构100
423基于模块间直流侧电压的比例
关系这一自由度构建组合变
换器拓扑结构100
424基于全桥单元所用开关器件
的选取这一自由度构建组合
变换器拓扑结构104
43级联型组合变换器拓扑结构的
组合调制策略105
431基于多载波的组合变换器
调制策略105
432组合变换器调制策略的
谐波分析106
44组合变换器调制策略与两电平变
换器PS调制策略之间的谐波
性能比较109
441PD+PS与两电平PS调制
策略之间的比较109
442PS+PS与两电平PS调制
策略之间的比较110
45基于PD+PS组合调制策略的
多电平SVPWM调制策略110
46组合变换器调制策略仿真112
461等电压源多电平组合变换器
拓扑结构的仿真113
462等比电压源多电平组合
变换器拓扑结构的仿真115
47本章小结118
第5章级联型变频器能量回馈
拓扑结构及控制策略119
51能量回馈功率单元拓扑结构120
511带有三相半桥整流的功率
单元拓扑120
512带有单相全桥整流的功率
单元拓扑120
513带有单相半桥整流的功率
单元拓扑121
52能量回馈功率单元整流侧控制
策略和电流谐波特性分析122
521坐标变换122
522带有三相半桥整流的功率
单元能量回馈控制策略128
523带有单相全桥整流的功率
单元能量回馈控制策略133
524带有单相半桥整流器的功率
单元能量回馈控制策略138
53能量回馈控制策略仿真139
531三相PWM整流器数学
模型139
532三相PWM整流器的VOC
控制策略141
533基于单相H桥负载的三相
PWM整流器的VOC控制
策略142
534基于单相H桥负载的三相
PWM整流器负载功率
前馈控制策略151
535电流环采用PIR调节器155
536电压环采用PIR调节器162
54本章小结166
第6章级联型高压变频器矢量
控制策略168
61矢量控制基本理论168
62转子磁链定向矢量控制策略170
63级联型矢量控制策略174
631有速度传感器矢量控制
策略175
632无速度传感器矢量控制
策略176
64级联型矢量控制系统仿真189
65本章小结192
第7章高性能级联型变频器
系统设计193
71级联型变频器能量回馈系统
设计193
711能量回馈系统硬件设计193
712能量回馈控制系统软件
设计198
72级联型变频器矢量控制系统
设计203
721矢量控制系统硬件设计203
722矢量控制系统软件设计207
73高性能级联型变频器系统
实验215
731三相PWM整流器带电阻
负载实验216
732三相PWM整流器带H桥
负载实验219
733整机实验222
734矢量控制实验226
74本章小结230
第8章级联型多电平变换器的
工业应用231
81通用型6kV/400kW大功率
高压变频器231
811大功率高压变频器
主电路231
812高压变频器硬件设计232
813高压变频器软件设计235
814高压变频器工业现场运行
结果242
82能量回馈级联型多电平同相
供电系统245
821新型同相供电装置拓扑246
822功率单元直流母线谐波
分析247
823同相供电装置功率单元全前
馈控制策略249
824同相供电装置的并联控制
策略251
825同相供电控制系统254
826同相供电系统实验结果256
83基于MMC的柔性直流输电
系统261
831MMC拓扑结构262
832MMC控制策略263
833MMC仿真272
84电气化铁路用单相链式STATCOM
控制系统277
841系统拓扑结构277
842系统整体控制策略278
843系统控制平台设计288
844实验样机结果与分析292
85本章小结300
参考文献301